(57)【要約】      （修正有）【課題】ブッシングに極柱を挿通して、両者を溶接して鉛蓄電池端子を形成する際に、端子のバリ発生が抑制される方法を提供する。【解決手段】ブッシング２３の先端部と極柱２５先端部とを第１のバーナー２８の火口２８ａから放出される火炎で溶接する際に、第１のバーナーの火口２８ａを前記極柱の外周近傍上に位置し、かつ前記極柱の中心軸を回転軸２９ａとする第１の円軌道３１上を回転移動させ、火口より火炎を放出する第２のバーナー３０を有し、この第２のバーナーの火口３０ａを、金型２７の挿通孔２４の内周近傍上に位置し、かつ極柱の中心軸を回転軸とする第２の円軌道上を、第１のバーナーと同一の角速度で回転移動させる。【選択図】図３
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
電池外装にインサート成型された鉛もしくは鉛合金からなるブッシングに設けた円形の挿通孔に、円柱状の極柱を挿通し、金型に設けた貫通孔に前記ブッシングを挿入することにより、前記貫通孔内壁と前記ブッシングの側面とを対向配置させ、前記ブッシングの先端部と前記極柱の先端部とを溶接して鉛蓄電池端子を形成する鉛蓄電池の製造方法であって、
前記金型の前記ブッシングの先端部近傍に対応する部分に上方に開かれたテーパ部を有し、
前記ブッシングの先端部と前記極柱先端部とを第１のバーナーの火口から放出される火炎で溶接する際に、前記第１のバーナーの火口を前記極柱の外周近傍上に位置し、かつ前記極柱の中心軸を回転軸とする第１の円軌道上を回転移動させるとともに、
火口より火炎を放出する第２のバーナーを有し、
前記第２のバーナーの火口を、前記金型の前記挿通孔の内周近傍上に位置し、かつ前記極柱の中心軸を回転軸とする第２の円軌道上を、前記第１のバーナーと同一の角速度で回転移動させることを特徴とする鉛蓄電池の製造方法。
【請求項２】
前記第１のバーナーの火口の回転移動に対し、所定の位相角の遅延を有して前記第２のバーナーの火口を回転移動させることを特徴とする請求項１に記載の鉛蓄電池の製造方法。
【請求項３】
電池外装にインサート成型された鉛もしくは鉛合金からなるブッシングと、前記ブッシングに設けた円形の挿通孔に挿通された円柱状の極柱とを溶接して鉛蓄電池端子を形成する鉛蓄電池端子溶接装置であって、
貫通孔を有した金型を有し、前記ブッシングを前記貫通孔に挿入することにより、前記貫通孔内壁と前記ブッシング側面とが対向配置されるとともに、前記金型の前記ブッシングの先端部分に対応する部分に上方に開かれたテーパ部を有する金型を有し、
前記ブッシングの先端部と前記極柱先端部とを溶接する第１のバーナーを有し、
前記第１のバーナーの火口を、前記極柱の外周近傍上に位置し、かつ前記極柱の中心軸を回転軸とする第１の円軌道上を回転移動させるバーナー火口移動手段を備え、
火口より火炎を放出する第２のバーナーを有し、
前記バーナー火口移動手段により、前記第２のバーナーの火口を、前記金型の前記貫通孔の内周近傍上に位置し、かつ前記極柱の中心軸を回転軸とする第２の円軌道上を、前記第１のバーナー火口の回転時の角速度と同一の角速度で回転移動させることを特徴とする鉛蓄電池端子溶接装置。
【請求項４】
前記第１のバーナーの火口の回転移動に対し、所定の位相角の遅延を有して前記第２のバーナーの火口を回転移動させることを特徴とする請求項３に記載の鉛蓄電池端子溶接装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は鉛蓄電池の端子溶接するための製造方法と鉛蓄電池の端子溶接装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
鉛蓄電池は様々な用途に用いられているが、特に始動用鉛蓄電池では、電池外装としての蓋に一体成型され、挿通孔を有したブッシングに極板群から導出された端子極柱の先端部を挿通し、バーナー火炎でブッシング先端部と端子極柱の先端部とを溶接してテーパ形状の端子を形成したものが大部分を占めている。
【０００３】
始動用鉛蓄電池は、エンジン始動時にセルモータを駆動するため、百数十〜数百Ａといった大電流で放電されたり、車両走行時振動衝撃が加わる。したがって、大電流放電によっても端子部に異常発熱が発生しないよう、また振動衝撃によっても端子部に変形・破断が発生しないよう、ブッシングと極柱との溶接深さを確保することが必要である。
【０００４】
上記したような、ブッシングと極柱とを溶接して鉛蓄電池端子を形成する方法として、例えば、特許文献１に示された方法が知られている。特許文献１では、ブッシングに設けた挿通孔に極柱を挿通し、ブッシングと極柱とをバーナー火炎で溶接する最に、バーナーの先端部（火口）をブッシング挿通孔内周内に設定される円周に沿って回転運動させることが示されている。
【０００５】
このような、特許文献１に示された端子溶接方法は、ブッシング挿通孔外周−極柱外周に、ばらつきなく溶接火炎を集中できるため、溶接深さを確保し、かつ溶接深さのばらつきを抑制できるという利点を有している。
【特許文献１】特開２００４−１４６１７８号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
しかしながら、このような端子溶接方法は、上記した利点を有しているものの、バーナー火口を回転するために、ブッシング・極柱を溶融した際に生じる鉛溶湯の湯面が揺動しやすく、その結果として、図１に示したように、端子１１の天面１２と側面１３との境界部にバリ１４が生じやすい。
【０００７】
端子１１にバリ１４が生じた場合、鉛蓄電池を車両に搭載し、車両側のハーネスと、端子１１とを接続する際に、作業者の手指を傷つける場合がある。また、溶接時には端子１１の側面に端子形状成型のための金型１５を配置するため、バリ１４が発生すると、端子１１から金型１５が脱着困難になるという課題を有している。また、バリが発生すると、バリの部分をバーナー炎で炙り、溶融除去するという、手直し作業が発生するため、生産性の低下の要因となっていた。
【０００８】
本発明は、前記したような、ブッシングとこれに挿通する極柱を溶接して得る鉛蓄電池端子において、端子に発生するバリの発生を抑制することを目的とするものである。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
前記した課題を解決するために、本発明の請求項１に係る発明は、電池外装にインサート成型された鉛もしくは鉛合金からなるブッシングに設けた円形の挿通孔に、円柱状の極柱を挿通し、金型に設けた貫通孔に前記ブッシングを挿入することにより、前記貫通孔内壁と前記ブッシングの側面とを対向配置させ、前記ブッシングの先端部と前記極柱の先端部とを溶接して鉛蓄電池端子を形成する鉛蓄電池の製造方法であって、前記金型の前記ブッシングの先端部近傍に対応する部分に上方に開かれたテーパ部を有し、前記ブッシングの先端部と前記極柱先端部とを第１のバーナーの火口から放出される火炎で溶接する際に、前記第１のバーナーの火口を前記極柱の外周近傍上に位置し、かつ前記極柱の中心軸を回転軸とする第１の円軌道上を回転移動させるとともに、火口より火炎を放出する第２のバーナーを有し、前記第２のバーナーの火口を、前記金型の前記貫通孔の内周近傍上に位置し、かつ前記極柱の中心軸を回転軸とする第２の円軌道上を、前記第１のバーナーと同一の角速度で回転移動させることを特徴とする鉛蓄電池の製造方法を示すものである。
【００１０】
また、本発明の請求項２に係る発明は、請求項１の鉛蓄電池の製造方法において、前記第１のバーナーの火口の回転移動に対し、所定の位相角の遅延を有して前記第２のバーナーの火口を回転移動させることを特徴とするものである。
【００１１】
さらに、本発明の請求項３に係る発明は、電池外装にインサート成型された鉛もしくは鉛合金からなるブッシングと、前記ブッシングに設けた円形の挿通孔に挿通された円柱状の極柱とを溶接して鉛蓄電池端子を形成する鉛蓄電池端子溶接装置であって、貫通孔を有した金型を有し、前記ブッシングを前記貫通孔に挿入することにより、前記貫通孔内壁と前記ブッシング側面とが対向配置されるとともに、前記金型の前記ブッシングの先端部分に対応する部分に上方に開かれたテーパ部を有する金型を有し、前記ブッシングの先端部と前記極柱先端部とを溶接する第１のバーナーを有し、前記第１のバーナーの火口を、前記極柱の外周近傍上に位置し、かつ前記極柱の中心軸を回転軸とする第１の円軌道上を回転移動させるバーナー火口移動手段を備え、火口より火炎を放出する第２のバーナーを有し、前記バーナー火口移動手段により、前記第２のバーナーの火口を、前記金型の前記挿通孔の内周近傍上に位置し、かつ前記極柱の中心軸を回転軸とする第２の円軌道上を、前記第１のバーナー火口の回転時の角速度と同一の角速度で回転移動させることを特徴とする鉛蓄電池端子溶接装置を示すものである。
【００１２】
そして、本発明の請求項４に係る発明は、請求項３の鉛蓄電池端子溶接装置において、前記第１のバーナーの火口の回転移動に対し、所定の位相角の遅延を有して前記第２のバーナーの火口を回転移動させることを特徴とするものである。
【発明の効果】
【００１３】
前記した本発明の鉛蓄電池の製造方法もしくは鉛蓄電池端子溶接装置によれば、鉛蓄電池端子でのバリの発生を抑制することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１４】
本発明の実施の形態による鉛蓄電池の製造方法および、鉛蓄電池端子溶接装置を図面を用いて説明する。
【００１５】
図２は本発明の鉛蓄電池用の端子溶接装置２１を示す図、図３は端子溶接装置２１の要部を示す図である。
【００１６】
鉛蓄電池２２は、その外装にインサート成型された鉛もしくは鉛合金からなるブッシング２３を有している。このブッシング２３には挿通孔２４が設けられており、この挿通孔２４には、円柱状の極柱２５が挿通されている。なお、円柱状の極柱２５を挿通するため、挿通孔２４断面は円形であり、挿通孔内径は、極柱２５径よりも大径に形成されている。
【００１７】
なお、極柱２５には、正極板、負極板およびセパレータで構成された極板群（図示せず）が接続されている。
【００１８】
端子溶接装置２１には、ブッシング２３の側面に装着され、かつブッシング２３の先端部分に対応する部分に上方に開かれたテーパ部２６を有する金型２７を有している。金型２７には、ブッシング２３を挿入するための貫通孔２７ａを有しており、端子溶接装置２１に未溶接状態の鉛蓄電池２２を装着した後に、金型２７を下降、もしくは鉛蓄電池２２を上昇させ、貫通孔２７ａに、ブッシング２３が挿入される。
【００１９】
この状態で、貫通孔２７ａの内壁とブッシング２３の側面とが対向配置されることにより、溶接時の熱をブッシング２３から金型２７に放熱される。
【００２０】
本発明の端子溶接装置２１は、ブッシング２３の先端部と極柱２５の先端部とを溶接する第１のバーナー２８を有している。そして、図２もしくは図３に示したように、第１のバーナー２８の火口２８ａを極柱２５の外周近傍上に位置し、極柱２５の中心軸Ｌを回転軸２９ａとする第１の円軌道３１上で回転移動させるバーナー火口移動手段２９を備えている。
【００２１】
図２では、バーナー火口移動手段２９を、回転軸２９ａ、回転軸２９ａを軸としてを回転駆動させるためのモータ２９ｂおよび駆動力を回転軸２９ａに伝達するためのギアボックス２９ｃで構成した例を示したが、火口２８ａを回転移動させる機能を有していればよく、図２の例に限定されるものではない。
【００２２】
本発明の端子溶接装置２１は、第１のバーナー２８に加えて、第２のバーナー３０を備える。第２のバーナー３０の火口３０ａは、バーナー火口移動手段２９により、金型２７の貫通孔２７ａの内周近傍上に位置し、かつ極柱２５の中心軸Ｌを回転軸２９ａとする第２の円軌道３２上を、前記第１のバーナー２８の火口２８ａの回転時の角速度と同一の角速度で回転移動する。なお、第１のバーナー２８と第２のバーナー３０とを機械的に結合することにより、同一回転軸２９ａで同一角速度で回転運動させることができる。
【００２３】
第１のバーナー２８と第２のバーナー３０の動作について図４を用いて詳述する。図４は、金型２７、ブッシング２３および極柱２５を上方から俯瞰した図であり、これらの部材と第１のバーナー２８の火口２８および第２のバーナー３０の火口３０ａの軌跡（それぞれ、第１の円軌道３１と第２の円軌道３２）との相対位置を示す。
【００２４】
図４において、点Ａは第１のバーナー２８の火口中心軸２８ｂの位置を示し、点Ｂは第２のバーナー３０の火口中心軸３０ｂの位置を示す。
【００２５】
第１のバーナー２８の火口２８ａは極柱２５の中心軸Ｌを回転軸（２９ａ）とする第１の円軌道３１上を回転移動する。第１のバーナー２８は極柱２５先端とブッシング２３先端とを溶接するために用いられるため、挿通孔２４内周近傍に第１の円軌道３１を設定することが好ましい。
【００２６】
第１の円軌道３１の設定は、ブッシング２３と極柱２５の先端部の高低差により行うことができる。例えば、図３に示したように、極柱２５の先端がブッシング２３先端の上方にある場合は、主に極柱２５の先端を溶融して溶接するため、図４に示したように、第１の円軌道３１を挿通孔２４内周近傍、かつ極柱２５側に設定された点Ａを通るように設定することが好ましい。
【００２７】
また、逆にブッシング２３先端が極柱２５先端上に位置する場合、主に、ブッシング２３の先端を溶融して溶接するため、火口中心軸２８ｂが、挿通孔２４内周近傍、かつブッシング２３側に設定された点Ａ”を通過するよう、第１の円軌道３１を設定することが好ましい。
【００２８】
また、ブッシング２３先端と極柱２５先端とがほぼ同一高さにある場合は、極柱２５先端とブッシング２３先端を均等に溶融して溶接するため、火口中心軸２８ｂを極柱２５とブッシング２３との境界部に設定された点Ａ´を通過するよう、第１の円軌道３１を設定することが好ましい。
【００２９】
上記の様に設定された第１の円軌道上を第１のバーナー２８の火口２８ａがバーナー火炎を放出して回転移動するので、ブッシング２３と極柱２５との溶接深さをばらつきなく、均一にすることができる。また、この間、第２のバーナー３０の火口３０ａから火炎を放出しながら、火口３０ａを第２の円軌道３２上を火口２８ａと同一の角速度で回転移動させる。
【００３０】
第１のバーナー２８でブッシング２３と極柱２５とを溶接する間、第１のバーナー２８の火口２８ａは第１の円軌道３１上を回転移動するため、ブッシング２３および極柱２５の先端が溶融することによって生じた溶湯が金型２７のテーパ部２６上を流れる。
【００３１】
従来、テーパ部２６に流れた溶湯は金型２７で冷却されて凝固するため、図１に示したようなバリ１４が生じていた。
【００３２】
本発明では、第２のバーナー３０によって、テーパ部２６を加熱するため、この部分に流れた溶湯の冷却が抑制されるため、溶湯がテーパ部２６に沿って落下し、ブッシング２３−極柱２５溶接部に戻り、バリの発生が抑制される。また、同時にブッシング２３の側面と天面とに第２のバーナー３０から熱が供給され、冷却速度を遅延させるため、この間に溶湯の界面張力によって、Ｒ部が形成され、バリの発生がさらに抑制される。
【００３３】
本発明では、第２のバーナー３０は主に、テーパ部２６を加熱することでバリ抑制効果を得る。また、同時にブッシング２３の側面と天面にも熱を供給するために、第２のバーナー３０の火口３０ａは、金型２７の貫通孔２７ａの内周近傍上である、図４の点Ｂ〜点Ｂ´を通過し、極柱２５の中心軸（Ｌ）を回転軸（２９ａ）とする第２の円軌道３２上を回転移動させる。
【００３４】
なお、第１のバーナー２８はブッシング２３と極柱２５の溶接用の熱量を供給するため、所望とする溶接深さに応じた燃料ガス量が必要であるが、第２のバーナー３０は溶湯の冷却を遅延するためにあるので、第１のバーナー２８よりも少量の燃料ガス量を設定すればよい。第２のバーナー３０に過剰な燃料ガスを供給した場合、放出炎の勢いによって湯面の揺動が激しくなり、溶湯が跳ねて鉛玉やヒューム（鉛酸化物の粉が煙状となり、大気に放散されること）が発生する。したがって、第２のバーナー３０への燃料ガス量をある程度以下に制限することが必要となるが、ブッシングや極柱の形状等の条件によって個別に燃料ガス量を設定すればよい。
【００３５】
本発明では、好ましくは、第１のバーナー２８の火口２８ａの回転移動に対し、所定の位相角の遅延を有して第２のバーナー３０の火口３０ａを回転移動させる。図４において、第１のバーナー２８の火口中心軸２８ｂが点Ａにあり、火口２８ａが時計方向に回転している場合、第２のバーナー３０の火口中心軸３０ｂを点Ｂ−の位置とし、角度βの位相の遅れを設定する。これにより、同位相の場合（点Ａ−点Ｂ）および第２のバーナー３０の火口中心軸３０ｂが第１のバーナー２８の火口中心軸２８ｂに対して位相角α分進んでいる場合に比較して、よりＲ部が形成されやすくなる。
【００３６】
角度βの設定は、第１のバーナー２８の火口２８ａおよび第２のバーナー３０の火口３０ａの回転角速度（ω）によって異なるが、例えばωを３６０°／分とした場合、角度βを１５〜３０°の範囲に設定することができる。
【００３７】
なお、本発明による鉛蓄電池の端子溶接装置２１において、図２には金型２７を上下動する機構や、燃焼ガス供給機能、ガス流量制御機能、溶接時間制御機能等は示していないが、これら端子溶接装置に必要とする機能は、従来のものと同様のものを用いればよい。
【実施例】
【００３８】
以下、実施例により、本発明の効果を説明する。
【００３９】
（実施例Ａ）
前記した本発明の実施形態において、第１のバーナー２８の火口２８ａが点Ａにある場合に、第２のバーナー３０の火口３０ａが点Ｂ＋に設定し、鉛蓄電池用端子を作成した。これを実施例Ａとする。位相角のずれαは２０°であり、第１のバーナー２８の火口２８ａが第２のバーナー３０の火口３０ａに対して遅延する構成とした。
【００４０】
（実施例Ｂ）
前記した本発明の実施形態において、第１のバーナー２８の火口２８ａが点Ａにある場合に、第２のバーナー３０の火口３０ａが点Ｂに設定し、鉛蓄電池用端子を作成した。これを実施例Ｂとする。第１のバーナー２８の火口２８ａと第２のバーナー３０の火口３０ａとは同位相で回転移動する。
【００４１】
（実施例Ｃ）
前記した本発明の実施形態において、第１のバーナー２８の火口２８ａが点Ａにある場合に、第２のバーナー３０の火口３０ａが点Ｂ−に設定し、鉛蓄電池用端子を作成した。これを実施例Ｃとする。位相角のずれβは２０°であり、第２のバーナー３０の火口３０ａが第１のバーナー２８の火口２８ａに対して遅延する構成とした。
【００４２】
（比較例）
前記した本発明の実施形態から、第２のバーナー３０に燃料ガスを供給せず、第２のバーナーを消火した状態とし、第１のバーナーのみで溶接を行った。
【００４３】
上記したような条件でＪＩＳ  Ｄ５３０１（始動用鉛蓄電池）に示す正極のテーパー端子Ｔ2（断面形状は上底１７．６ｍｍ、下低１９．５ｍｍ、高さ１７．０ｍｍの台形）を作成し、端子上でのバリの発生率を計測した。なお、実施例Ａ〜Ｃおよび比較例における他の試験条件は以下の通りである。
【００４４】
実施例Ａ〜Ｃおよび比較例において、ブッシング２３および極柱２５はＰｂ−３．０質量％Ｓｂ合金性のものであり、ブッシング２３の挿通孔２４内径は１１．０ｍｍ、極柱２５の外径は１０．５ｍｍとした。また、極柱２５を挿通孔２４に挿入した時点で、極柱２５の先端１．５ｍｍがブッシング２３先端から露出した状態となった。
【００４５】
実施例Ａ〜Ｃおよび比較例において、第１のバーナー２８の火口中心軸２８ｂと回転軸２９ａ間の距離（点Ａ〜Ｌ間距離）は４．７ｍｍとし、第１のバーナー２８の火口２８ａの回転角速度は３６０°／分とした。そして、第１のバーナー２８の火口２８径は１．７ｍｍであり、燃料ガスとしてのＬＰＧを５．２ｌ／分、酸素ガスを１７．９ｌ／分の流速で供給した。
【００４６】
実施例Ａ〜Ｃにおいて、第２のバーナー３０の火口中心軸３０ｂと回転軸２９ａ間の距離（点Ｂ〜Ｌ間距離、点Ｂ＋〜Ｌ間距離および点Ｂ−〜Ｌ間距離）は１１．３ｍｍとし、第２のバーナー３０の火口３０ａの回転角速度は３６０°／分とした。そして、第２のバーナー３０の火口３０径は３．０ｍｍであり、燃料ガスとしてのＬＰＧを０．５ｌ／分、酸素ガスを２．０ｌ／分の流速で供給した。なお、ブッシング２３先端部の半径は８．８ｍｍであるので、金型２７の貫通孔２７ａから外側に２．５ｍｍの位置（テーパ部２６）に第２のバーナー３０の火口中心軸３０ｂを位置させた。
【００４７】
上記の条件で溶接時間３．０秒で端子溶接を行い、端子上のバリ発生率を計測した。その結果を表１に示す。
【００４８】
【表１】
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【００４９】
表１に示した結果から、本発明によれば、端子溶接時のバリ発生率を顕著に抑制するこことができることがわかる。特に、本発明において、第２のバーナー３０の火口３０ａを第１のバーナー２８の火口２８ａに対して遅延させることにより（実施例Ｃ）、本実施例ではバリ発生率（％）を０とすることができた。
【産業上の利用可能性】
【００５０】
上記したように、本発明によれば、制御弁式鉛蓄電池の寿命特性を顕著に向上することができ、バックアップ用途をはじめとする、種々の制御弁式鉛蓄電池に好適である。
【図面の簡単な説明】
【００５１】
【図１】鉛蓄電池端子のバリを示す図
【図２】端子溶接装置を示す図
【図３】端子溶接装置の要部を示す図
【図４】ブッシング、端子および金型と第１の円軌道および第２の円軌道の相対的位置関係を示す図
【符号の説明】
【００５２】
１１    端子
１２    天面
１３    側面
１４    バリ
１５    金型
２１    端子溶接装置
２２    鉛蓄電池
２３    ブッシング
２４    挿通孔
２５    極柱
２６    テーパ部
２７    金型
２７ａ  貫通孔
２８    第１のバーナー
２８ａ  （第１のバーナーの）火口
２８ｂ  （第１のバーナーの）火口中心軸
２９    バーナー火口移動手段
２９ａ  回転軸
２９ｂ  モータ
２９ｃ  ギアボックス
３０    第２のバーナー
３０ａ  （第２のバーナーの）火口
３０ｂ  （第２のバーナーの）火口中心軸
３１    第１の円軌道
３２    第２の円軌道
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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